up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله ديودها PDF
QR code - ديودها

ديودها

ديودها جريان الکتريکي

● مقدمه
ديودها جريان الکتريکي را در يک جهت از خود عبور ميدهند و در جهت ديگر در مقابل عبور جريان از خود مقاومت بالايي نشان ميدهند. اين خاصيت آنها باعث شده بود تا در سالهاي اوليه ساخت اين وسيله الکترونيکي ، به آن دريچه يا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتريکي يک ديود هنگامي عبور جريان را از خود ممکن ميسازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنيد. مقدار ولتاژي که باعث ميشود تا ديود شروع به هدايت جريان الکتريکي نمايد ولتاژ آستانه يا (forward voltage drop) ناميده ميشود که چيزي حدود ۰.۶ تا ۰.۶ ولت ميباشد.
● ولتاژ معکوس
هنگامي که شما ولتاژ معکوس به ديود متصل ميکنيد (+ به کاتد و - به آند) جرياني از ديود عبور نميکند، مگر جريان بسيار کمي که به جريان نشتي يا Leakage معرف است که در حدود چند µA يا حتي کمتر ميباشد. اين مقدار جريان معمولآ در اغلب مدارهاي الکترونيکي قابل صرفنظر کردن بوده و تأثير در رفتار ساير المانهاي مدار نميگذارد. اما نکته مهم آنکه تمام ديودها يک آستانه براي حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بيش از آن شود ديود ميسوزد و جريان را در جهت معکوس هم عبور ميدهد. به اين ولتاژ آستانه شکست يا Breakdown گفته ميشود.
● دسته بندي ديودها
در دسته بندي اصلي ، ديودها را به سه قسمت اصلي تقسيم ميکنند، ديودهاي سيگنال (Signal) که براي آشکار سازي در راديو بکار ميروند و جرياني در حد ميلي آمپر از خود عبور ميدهند، ديودهاي يکسو کننده (Rectifiers) که براي يکسو سازي جريانهاي متناوب بکار برده ميشوند و توانايي عبور جريانهاي زياد را دارند و بالاخره ديودهاي زنر (Zener) که براي تثبيت ولتاژ از آنها استفاده ميشود.
اختراع ديود پلاستيکي (plastic diode)
محققان فيزيک دانشگاه اوهايو (Ohio State University) توانستند ديود تونل پليمري اختراع کنند. اين قطعه الکترونيکي منجر به ساخت نسل آينده حافظههاي پلاستيکي کامپيوتري و چيپهاي مدارات منطقي خواهد شد. اين قطعات کم مصرف و انعطاف پذير خواهند بود. ايده اصلي از سال ۲۰۰۳ که يک دانشجوي کارشناسي دانشگاه اوهايو ، سيتا اسار ، شروع به طراحي سلول خورشيدي پلاستيکي نمود بوجود آمد. تيم پژوهشي توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونيک و مهندسي کامپيوتر و همچنين پروفسور فيزيک دانشگاه اوهايو رهبري ميشود.
● ديود چيست ؟
از اتصال دولايه p & n ديود درست مي شود
۱) بعد از پيوند نيمه هادي نوع p & n کنار يکديگر ، الکترونهاي آزاد و حفره ها از محل پيوند عبور کرده ، با هم ترکيب مي شوند و تشکيل يک لايه سد يا عايق مي دهند .
۲) يک منطقه تخليه در محل پيوند ها ايجاد مي شود که فاقد الکترونهاي آزاد و حفره ها مي باشد ، لکن اتمهايي که الکترون از دست داده و يا گرفته اند ، در دو طرف لايه سد و در منطقه تخليه وجود دارند .
۳) اتمهاي يونيزه شده ، ايجاد سد پتانسيل مي کنند که براي نيمه هادي ژرمانيومي حدود ۰.۲ ولت است و براي نيمه هادي سيلسيمي حدود ۰.۶ ولت است .
۴) سد پتانسيل باعث که از حرکت و ترکيب بيشتر الکترونها و حفره ها در لايه سد جلوگيري به عمل آيد .
۵) کريستال نيمه هادي نوع p داراي بار الکتريکي مثبت و کريستال نيمه هادي n داراي بار الکتريکي منفي مي باشد .
▪ باياس ديود
وصل کردن ولتاژ به ديود را باياس کردن ديود مي گويند .
▪ باياس مستقيم
اگرنيمه هادي نوع p به قطب مثبت باتري و نيمه هادي نوع n به قطب منفي آن وصل شود و ولتاژ از پتانسيل سد ديود بيشترباشد ، در مدار جريان بر قرار خواهد شد .
▪ باياس معکوس
اگر قطب مثبت باتري به نيمه هادي نوع n وصل شود و قطب منفي باتري به نيمه هادي نوع p وصل شود ، جرياني در مدار نخواهيم داشت .
تست ديود
همانطور که گفته شد اگر دويد در باياس موافق يا معکوس قرار بگيرد جريان را از خود عبور مي دهد و ما مي توانيم ديود را با يک مدار ساده سري کنيم ( البته با رعايت قطبهاي ديود و باتري ) اگر مدار شروع به کار کرد پس ديود سالم است و در غير اين صورت ديود سوخته شده است .
● انواع ديود ها
۱) ديود اتصال نقطه اي
۲) ديود زنر
۳) ديود نور دهنده LED
۴) ديود خازني ( واراکتور )
۵) فتو ديود
▪ ديود اتصال نقطه اي
ديود هاي معمولي در باياس معکوس ايجاد ظرفيت خازني ( حدود PF ) مي کنند . اگر بخواهيم در فرکانس هاي بالا به کار مي بريم ، به علت ظرفيت خازني در باياس معکوس ، جريان در مدار عبور مي کند . چون در فرکانس هاي بالا مقاومت ديود کم مي شود . براي جلوگيري از اين کار از ديود اتصال نقطه اي استفاده مي کنيم
▪ ديود زنر
ديود زنر ، مانند يک ديود معمولي از دو نيمه هادي نوع P & N ساخته مي شود . اگر يه ديود معمولي را در باياس معکوس اتصال دهيم و ولتاژ معکوس را زياد کنيم ، در يک ولتاژ خاص ، ديود در باياس معکوس نيز شروع به هدايت مي کند . ولتاژي که ديود در باياس مخالف ، شروع به هدايت مي کند ، به ولتاژ زنر معروف است و با تنظيم نا خالصي مي توان ولتاژ شکسته شدن پيوند ها را کنترل کرد
ولتاژ زنر : ولتاژي که ديود زنر به ازاي آن در باياس معکوس ، هادي مي شود به ولتاژ زنر معروف است .
▪ ديود نوردهنده LED
اين دويد از دو نوع نيمه هادي P & N تشکيل شده است . هر گاه اين ديود ، در باياس مستقيم ولتاژي قرار گيرد و شدت جريان به اندازه کافي باشد ، ديود ، از خود نور توليد مي کند . نور توليد شده در محل اتصال دو نيمه هادي تشکيل مي شود . نور توليدي بستگي به جنس به کار برده شده در نيمه هادي دارد . اين لامپ چند مزايا بر لامپ هاي معمولي دارد که عبارتند از :
۱) کوچک بودن و نياز به فضاي کم
۲) محکم بودن و داشتن عمر طولاني ( حدود صد هزار ساعت کار )
۳) قطع و وصل سريع نور
۴) تلفات حرارتي کم
۵) ولتاژ کار کم ، بين ۱.۷ ولت تا ۳.۳ ولت
۶) جريان کم حدود چند ميلي آمپر با نور قابل رويت
۷) توان کم ، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ ميلي وات
▪ ديود خازني ( واراکتور )
اين ديود از دو نيمه هادي نوع P & N تشکيل مي شود . ديود خازني در واقع ديودي است که به جاي خازن بکار مي رود و مقدار ظرفيت آن با ولتاژ دو سر آن رابطه عکس دارد
▪ فتو ديود
اين ديود از دو نيمه هادي نوع P & N تشکيل مي شود . با اين تفاوت که محل پيوند P & N ، جهت تابانيدن نور به آن از مواد پلاستيکي سياه پوشيده نمي باشد ، بلکه توسط شيشه و يا پلاستيک شفاف پوشيده مي گردد تا نور بتواند با آساني به آن بتابد . روي اکتر فتو ديود ها يک لنز بسيار کوچک نصب مي شود تا بتواند نور تابانيده شده به آن را متمرکز کرده و به محل پيوند برساند .
ديودهاي سيگنال
اين نوع از انواع ديودها براي پردازش سيگنالهاي ضعيف - معمولا” راديويي - و کم جريان تا حداکثر حدود ۱۰۰mA کاربرد دارند. معروفترين و پر استفاده ترين آنها که ممکن است با آن آشنا باشيد ديود ۱N۴۱۴۸ است که از سيليکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقيم آن ۰.۷ ولت است.
اما برخي از ديود هاي سيگنال از ژرمانيم هم ساخته مي شوند، مانند OA۹۰ که ولتاژ شکست مستقيم پايينتري دارد، حدود ۰.۲ ولت. به همين دليل از اين نوع ديود بيشتر براي آشکار سازي امواج مدوله شده راديويي استفاده مي شود.
بصورت يک قانون کلي هنگامي که ولتاژ شکست مستقيم ديويد خيلي مهم نباشد، از ديودهاي سيليکون استفاده مي شود. دليل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محيط يا حرارت هنگام لحيم کاري و نيز مقاومت الکتريکي کمتر در ولتاژ مستقيم است. همچنين ديود هاي سيليکوني سيگنال معمولا” در ولتاژ معکوس جريان نشتي بسيار کمتري نسبت به نوع ژرمانيم دارند.
از کاربرد ديگري که براي ديودهاي سيگنال وجود دارد مي توان به استفاده از آنها براي حفاظت مدار هنگامي که رله در يک مدار الکترونيکي قرار دارد نام برد. هنگامي که رله خاموش مي شود تغيير جريان در سيم پيچ آن ميتواند در دوسر آن ولتاژ بسيار زيادي القا کند که قرار دادن يک ديود در جهت مناسب ميتواند اين ولتاژ را خنثي کند. به شکل اول توجه کنيد.
● استفاده از ديود زنر براي تهيه ولتاژ ثابت ديودهاي زنر :
همانطور که قبلا” اشاره کرديم از اين ديودها براي تثبيت ولتاژ استفاده مي شود. اين نوع از ديود ها براي شکسته شدن با اطمينان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراين بدون ترس مي توان آنها را در جهت معکوس باياس کرد و از آنها براي تثبيت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا” از يک مقاومت براي محدود کردن جريان بطور سري نيز استفاده مي شود. به شکل نگاه کنيد به اين طريق شما يک ولتاژ رفرنس دقيق بدست آورده ايد.
ديودهاي زنر معمولا” با حروفي که در آنها Z وجود دارد نامگذاري مي شوند مانند BZX يا BZY و … و ولتاژ شکست آنها نيز معمولا” روي ديود نوشته مي شود، مانند ۴V۷ که به معني ۴.۷ ولت است. همچنين توان تحمل اين ديود ها نيز معمولا” مشخص است و شما هنگام خريد بايد آنرا به فروشنده بگوييد، در بازار نوع ۴۰۰mW و ۱.۳W آن بسيار رايج است.

مقدمه : ديودها جريان الکتريکي را در يک جهت از خود عبور مي‌‌دهند و در جهت ديگر در مقابل عبور جريان از خود مقاومت بالايي نشان مي‌‌دهند. اين خاصيت آنها ب ...

جوشکاري و برشکاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين جوشکاري بوده که در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کيفيت ، سرعت و قابلي ...

ديد کلي ديود يک قطعه ‌الکترونيکي است که ‌از به هم چسباندن دو نوع ماده n و p (هر دو از يک جنس ، سيليسيم يا ژرمانيم) ساخته مي‌شود. چون ديود يک قطعه دو پ ...

نماد و شماتيک پيوندها در ترانزيستورها بصورت استاندارد دو نوع ترانزيستور بصورت PNP و NPN داريم. انتخاب نامه آنها به نحوه کنار هم قرار گرفتن لايه هاي ني ...

جوشکاري و برشکاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين جوشکاري بوده که در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کيفيت ، سرعت و قابلي ...

نماد و شماتيک پيوندها در ترانزيستورها در مطالب قبل بطور خلاصه راجع به ديودها و ترانزيستورها و پيوندهاي PN صحبت کرده مثالهايي از کاربرد اصلي انواع ديود ...

در اين قسمت با يک مدار ساره جهت نمايشگر ليزري(Show Laser) و همچنين در مدارمکمل آن با کنترل PWM موتور DC جهت show laser نيز آشنا مي شويد.همچنين سعي کرد ...

دانلود نسخه PDF - ديودها